發(fā)布時(shí)間：2017-07-29 07:38

  本文關(guān)鍵詞：生物炭對(duì)稻田土壤重金屬生物有效性的影響與作用機(jī)制

  更多相關(guān)文章： 重金屬 生物炭 水稻 土柱淋溶 生物有效性

【摘要】：工礦業(yè)的迅速發(fā)展使土壤重金屬污染日益加劇,土壤重金屬污染已經(jīng)成為制約可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。生物炭具有高比表面積、孔隙率和離子交換能力等特性,可以固定土壤重金屬,具有降低重金屬生態(tài)毒性的潛力。本研究通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)明確生物炭對(duì)污染土壤中重金屬的環(huán)境行為與環(huán)境效應(yīng)的影響,對(duì)保護(hù)土壤環(huán)境、改善土壤質(zhì)量、減少有毒元素向食物鏈轉(zhuǎn)移具有積極意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)應(yīng)用前景。本研究以水稻秸稈和水葫蘆殘?bào)w為原材料制備生物炭(分別簡(jiǎn)稱BCR和BCW),施入Cd/Pb/As復(fù)合污染土壤中進(jìn)行共育,系統(tǒng)分析該過(guò)程中土壤重金屬的化學(xué)形態(tài)變化,并利用模擬酸雨進(jìn)行土柱淋溶實(shí)驗(yàn),考察生物炭對(duì)三類重金屬遷移性和生物有效性的影響。根據(jù)該部分結(jié)果,分別將BCR和稻草基負(fù)載鐵生物炭(BCFe)施入含Cd/As污染的稻田土壤,進(jìn)行水稻盆栽實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)解析了BCR和BCFe對(duì)水稻積累Cd/As的影響效果與機(jī)理。主要結(jié)論如下：1.生物炭可以改善酸性稻田土壤性質(zhì),增加土壤pH和CEC值,且隨施用量增加而增加。2.稻草基生物炭和水葫蘆生物炭施入土壤中培育30d后,不同程度地降低了土壤中CaCl2提取態(tài)Cd/Pb含量和KH2PO4提取態(tài)As含量,其中,2%BCW對(duì)CaCl2-Cd和Pb的降低幅度最大,均高達(dá)73.3%。同時(shí),兩類生物炭的施入使稻土中Cd、Pb、As的SPLP浸出量分別降低60%,31.9%和9.6%。3.根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)結(jié)論,采用2%比例BCW處理土壤和對(duì)照土壤進(jìn)行土柱酸雨淋溶實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,生物炭的施入可以有效降低長(zhǎng)期酸雨淋溶條件下的土壤Cd浸出量,同時(shí)對(duì)土壤中As的酸性溶出濃度影響較小,但生物炭的加入會(huì)顯著增加淋溶前期淋濾液中的Pb濃度,說(shuō)明生物炭的施用會(huì)對(duì)土壤中Pb的溶出帶來(lái)重要風(fēng)險(xiǎn)。4.通過(guò)對(duì)淋溶前后樣品中重金屬形態(tài)的分級(jí)提取,發(fā)現(xiàn)2%BCW降低了土壤中易溶態(tài)Cd,而增加了碳酸鹽結(jié)合態(tài)、Fe/Mn氧化物態(tài)和有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài),說(shuō)明BCW對(duì)土壤中Cd具有鈍化效果,可以降低Cd的生物有效性,而對(duì)Pb和As的溶出具有一定風(fēng)險(xiǎn),2%BCW會(huì)使土壤中可溶態(tài)和表面吸附態(tài)As含量增加,也會(huì)增加土壤中碳酸鹽結(jié)合態(tài)Pb含量。5.通過(guò)水稻盆栽實(shí)驗(yàn),研究了生物炭和負(fù)載鐵生物炭對(duì)Cd/As復(fù)合污染條件下水稻根際區(qū)環(huán)境的影響及不同器官中重金屬積累的差異性。結(jié)果表明BCR在在水稻生長(zhǎng)前期可以增加根際區(qū)pH值；在水稻整個(gè)生長(zhǎng)期,BCR可使孔隙水中總Cd含量降低8.4-66.2%,而BCFe可使孔隙水中總As含量降低11.3-50.9%。6.BCR可使水稻根、谷殼和糙米中Cd濃度分別降低48.9-68.4%、36.0-69.7%、26.1-48.7%；而BCFe處理可以使水稻根、莖、谷殼和糙米對(duì)As的積累濃度分別降低25.8-28.7%、13.1-28.8%、21.1-22.9%、3.5-8.8%。根據(jù)以上結(jié)果,生物炭對(duì)降低土壤中重金屬生物有效性具有重要潛力,生物炭類型及其添加比例,對(duì)重金屬活性影響不同,其中BCW和BCR對(duì)土壤中Cd的固定效果較好,而BCFe對(duì)土壤中As具有顯著鈍化作用。
【關(guān)鍵詞】：重金屬 生物炭 水稻 土柱淋溶 生物有效性
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X53
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-25
• 1.1 土壤重金屬污染概述13-17
• 1.1.1 重金屬污染現(xiàn)狀13-14
• 1.1.2 土壤重金屬污染的來(lái)源14-15
• 1.1.3 土壤重金屬污染的危害15-17
• 1.2 土壤中重金屬生物有效性的評(píng)價(jià)方法17-19
• 1.2.1 土壤重金屬賦存形態(tài)及分級(jí)方法17-18
• 1.2.2 重金屬有效性的評(píng)價(jià)方法18-19
• 1.3 生物炭在重金屬修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用19-22
• 1.3.1 生物炭的概念和性質(zhì)19-21
• 1.3.2 生物炭在土壤重金屬污染中的修復(fù)21-22
• 1.4 本研究的意義及內(nèi)容22-25
• 1.4.1 研究意義22-23
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容23
• 1.4.3 研究思路與論文結(jié)構(gòu)23-24
• 1.4.4 技術(shù)路線24-25
• 2 生物炭對(duì)土壤Cd、Pb、As淋溶遷移性與生物有效性的不同影響25-44
• 2.1 引言25-26
• 2.2 材料與方法26-32
• 2.2.1 供試材料26
• 2.2.2 供試土壤26-27
• 2.2.3 主要儀器設(shè)備27
• 2.2.4 土壤和生物炭樣品的性質(zhì)表征27
• 2.2.5 生物炭的制備及基本性質(zhì)分析27-28
• 2.2.6 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)28-30
• 2.2.7 檢測(cè)指標(biāo)及分析方法30-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-42
• 2.3.1 供試土壤和生物炭的元素組成與晶體形態(tài)32-34
• 2.3.2 生物炭對(duì)土壤pH值的影響34
• 2.3.3 生物炭對(duì)土壤CEC的影響34-35
• 2.3.4 生物炭對(duì)土壤重金屬總量的影響35
• 2.3.5 生物炭對(duì)重金屬有效態(tài)的影響35-36
• 2.3.6 生物炭對(duì)土壤重金屬毒性浸出的影響36-37
• 2.3.7 生物炭對(duì)重金屬?gòu)较蜻w移性的影響37-40
• 2.3.8 不同處理淋溶前后的重金屬賦存形態(tài)40-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 3 生物炭和負(fù)載鐵生物炭對(duì)土壤-水稻系統(tǒng)Cd、As生物有效性的減控作用44-61
• 3.1 引言44
• 3.2 材料與方法44-47
• 3.2.1 供試土壤44-45
• 3.2.2 供試材料45-46
• 3.2.3 盆栽實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)46
• 3.2.4 檢測(cè)指標(biāo)與分析方法46-47
• 3.3 結(jié)果與討論47-60
• 3.3.1 生物炭對(duì)水稻根際區(qū)pH值的影響47-48
• 3.3.2 生物炭對(duì)水稻根際區(qū)氧化還原電位(Eh)的影響48-49
• 3.3.3 生物炭對(duì)孔隙水中重金屬含量的影響49-52
• 3.3.4 生物炭對(duì)水稻不同器官及根際土中Fe積累的影響52-54
• 3.3.5 水稻根、莖、稻殼、糙米及收獲后根際土中重金屬元素的積累54-58
• 3.3.6 生物炭對(duì)水稻根際土中重金屬積累及其形態(tài)分級(jí)的影響58-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 4 結(jié)論與展望61-63
• 4.1 結(jié)論61
• 4.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-76
• 致謝76-77
• 附錄A：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文77-78
• 附錄B：攻讀碩士期間參加的科研項(xiàng)目78-79

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